JP2006289835A - 成形型 - Google Patents

Abstract

【課題】 挿入部材によって形成される孔周辺の強度の向上を図る事ができ、割れの発生を防止する事ができる成形型を提供する。
【解決手段】 キャビティ２１内にある生分解性樹脂が比較的高温状態で、且つ溶融状態で充填されているときに、前記キャビティ２１内にネジ挿通孔形成用ピン１７を挿入する。これにより、キャビティ２１内にてネジ挿通孔形成用ピン１７の後方で生分解性樹脂がぶつかり合い、融合面積の小さい、つまり強度的に弱いウエルドラインが形成されることを抑制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、成形品に形成される孔周辺の強度の向上を図った成形型に関する。

電化製品等に広く使用される石油系樹脂（例えば、ＡＢＳ樹脂＝アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂等）の処理は、一般的に焼却や埋立てによってなされている。しかし、このような処理は大気汚染や土壌汚染等、環境負荷が大きく、問題となっている。
これに対応するため最近では、環境負荷が小さい樹脂として、生分解性樹脂（例えば、ポリ乳酸樹脂）と称される生物由来の非石油系樹脂が使用され始めている。この生分解性樹脂は、前記石油系樹脂と異なり、焼却しても炭素酸化物、窒素酸化物の発生が少なく且つ自然界の微生物によって分解されるので、埋立てても自然に土へと戻るという優れたメリットを有する。
ここで、このような生分解性樹脂を、例えば電化製品等の部品（成形品）に使用する場合、前記樹脂を溶融状態としてから成形型のキャビティ内に射出し、硬化させて成形するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３４０８８９号公報

ところで、前記生分解性樹脂は、上記のような環境へのメリットを有する一方で、石油系樹脂に比べて耐熱性や強度が低いというデメリットを有している。従って、このような特性を有する生分解性樹脂を使用して、例えば図６及び図７に示すような成形型１００にて、図８に示すような成形品１０１を成形する場合、次のような問題が生じていた。なお、説明の便宜上、図６（ａ）は上型を下面から見た状態を示し、図６（ｂ）は成形型（上型と下型）を離間させた状態における（ａ）のＫ−Ｋ線に沿う断面図を示している。

成形型１００は、上型１０２及び下型１０３から構成されている。上型１０２は、図６（ｂ）に示すように、その中心部に、下方に突出した円柱状のコア１０２ａを有し、このコア１０２ａを四角状に囲うと共に当該コア１０２ａよりも深さ方向に短い上型凹部１０２ｂを有している。コア１０２ａはその内部に、図７にも示すように、上方から下方（図７では、右方から左方）に延びるスプルー１０４と、このスプルー１０４の下端から直角に左右方向（図７中では、上下方向）に延びるランナ１０５と、このランナ１０５の先端が窄められることにより形成されたゲート１０６とをそれぞれ有している。

一方、下型１０３には、図６（ｂ）に示すように、前記上型凹部１０２ｂと共にキャビティ１０７を構成する下型凹部１０３ａが形成されている。この下型凹部１０３ａの二隅には、図６（図６中では、左上、右下の二隅）や図７（図７中では、上下）に示すように、ネジ挿通孔形成用ピン１０８が不動状態に設けられている。なお、前記ゲート１０６は、前記ネジ挿通孔形成用ピン１０８に向かって位置するように形成されている。
このような構成の上型１０２及び下型１０３において、生分解性樹脂（以下、単に樹脂と称する）は、スプルー１０４、ランナ１０５、ゲート１０６をそれぞれ流れ、キャビティ１０７内に射出される。そして、この樹脂は、コア１０２ａに沿って周回するような流れＢ１と、ネジ挿通孔形成用ピン１０８に向かう流れＢ２とに分かれる。コア１０２ａに沿った流れＢ１は、やがてキャビティ１０７内の二隅（図６中では、右上、左下の二隅）にて互いにぶつかり合い融合し、硬化する。なお、このとき互いの融合面にはウエルドラインが形成されるが、互いの融合面積が大きいため、このウエルドラインは強度的に問題となるものではない。

一方で、ゲート１０６からネジ挿通孔形成用ピン１０８に向かう流れＢ２は、まずネジ挿通孔形成用ピン１０８にぶつかり、これに絡みながら当該ネジ挿通孔形成用ピン１０８の後方に回り込んで互いがぶつかり合い融合し、硬化する。このとき、ネジ挿通孔形成用ピン１０８の後方における互いの融合面では、図８に示すような、ウエルドラインＸが形成される。ここで、このウエルドラインＸは互いの融合面積が非常に小さい（ネジ挿通孔形成用ピン１０８の後方であるため）ので、見た目は一体のように見えても、その強度は、他部と比較して１／４〜１／２となってしまう。従って、前記ウエルドラインＸ周辺のネジ挿通孔（図８参照）１０９に、ネジ（図示せず）を螺合した場合、前記ウエルドラインＸの影響により、この部分が容易に割れてしまう場合があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、挿入部材によって形成される孔周辺の強度の向上を図ることができ、割れの発生を防止することができる成形型を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の成形型は、第１の型及び第２の型により形成されるキャビティ内に生分解性樹脂を射出することにより成形品を得る構成の成形型において、前記キャビティ内へ挿入可能な挿入部材を備え、前記キャビティ内へ射出された前記生分解性樹脂が溶融状態にあるときに前記挿入部材を前記キャビティ内へ挿入して前記生分解性樹脂の一部を貫通させることにより孔を形成することを特徴とする（請求項１の発明）。
このような構成の場合、キャビティ内にて溶融状態にある生分解性樹脂に対し、後から挿入部材を挿入することにより孔を形成しているので、従来のようなキャビティ内に予めネジ挿通孔形成用ピンが存在する構成とは異なり、キャビティ内に射出された生分解性樹脂が挿入部材の後方に回り込むことはなく、強度的に弱い、換言すれば融合面積が小さいウエルドラインの形成を抑制することができる。

以上のように、本発明によれば、挿入部材によって形成される孔周辺の強度の向上を図ることができ、割れの発生を防止することができるという優れた効果を得られる。

以下、本発明を、コントロールセンタ（いわゆる、低圧電動機の開閉制御装置）を構成するユニットにおいて、このユニットの遮断器用操作ダイヤルの化粧枠に適用した一実施例を図１〜図５を参照して説明する。
図２に示すように、コントロールセンタ１は、高さ方向に長尺な垂直箱２を備えている。この垂直箱２は、水平配線処理室３、ユニット室５等が高さ方向に並ぶように分割されて構成されていると共に、上下方向に延びる垂直配線処理室４が分割されて構成されている。前記ユニット室５は正面に開口を有しており、この開口から前記低電圧機を開閉制御するためのユニット６が挿入、載置されるようになっている。このユニット６は、その正面に、図３に示すような、円状の遮断器用操作ダイヤル７を有し、この遮断器用操作ダイヤル７の周りには化粧枠８（成形品）が設けられている。
この化粧枠８は、全体としては四角形状をなし、中央部に前記遮断器用操作ダイヤル７を挿通させる孔部８ａ（図２、図３参照）が形成されている。そして、この化粧枠８は前記ユニット６に対して、図３に示すネジ挿通孔８ｂ（２箇所）にネジ９を螺合することによりユニット６に対し固定されている。
なお、化粧枠８には、図３に示すように、その表面に「ＯＮ」、「ＴＲＩＰ」、「ＯＦＦ」等の印字がそれぞれ形成されており、この印字に対し前記遮断器用操作ダイヤル７を回動操作して位置させることにより、遮断器（図示せず）に所定の動作を行わせる構成となっている。

次に、このような化粧枠８を成形する成形型の詳細について説明する。
まず化粧枠８を成形する成形型１０は、図１に示すように、第２の型に相当する上型１１（図１中、右側の型）を有しており、この上型１１は、中間型１２及び受型１３（図４（ｂ）も参照、なお、図４（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線に沿う断面図である）より構成され、中間型１２の裏面（図１中、右側の面）に受型１３が当接するよう位置している。中間型１２は、図４（ａ）にも示すように、その中心部に、下方に突出した円柱状のコア１２ａを有し、このコア１２ａを四角状に囲うと共に当該コア１２ａよりも深さ方向に短い中間型凹部１２ｂを有している。コア１２ａはその内部に、上方から下方（図１中では、右方から左方）に延びる中間型スプルー１４と、この中間型スプルー１４の下端から左右方向（図１中では、上下方向）に延びるランナ１５と、このランナ１５の先端が窄められることにより形成されたゲート１６とをそれぞれ有している。

また、中間型凹部１２ｂには、後述するネジ挿通孔形成用ピン（挿入部材）１７が挿通可能で且つ前記受型１３に通じた挿通孔１８が二隅（図１では上下に位置させて、図４では左上、右下に位置させて示している）に形成されている。なお、前記受型１３は、その中心部に前記中間型スプルー１４と連通する受型スプルー１９が形成されており、この部分の以外、つまり中間型１２の裏面と当接する部分は、全て平面として形成されている。

一方、中間型１２の表面（側）には、第１の型に相当する下型２０が位置している。これにより、中間型１２の表面及び裏面は、下型２０及び受型１３にて挟まれるようになっている。下型２０には、図４（ａ）に示すように、前記中間型凹部１２ｂと共にキャビティ２１を構成する下型凹部２０ａが形成されている。この下型凹部２０ａの底面の二隅（図４中では、左上、右下の二隅）には、図１に示すような、前述した一対のネジ挿通孔形成用ピン１７が配設されている。
ネジ挿通孔形成用ピン１７は、小径の円柱状をなすものであり、図１（ａ）に示すように、キャビティ２１内へ挿入された状態と、図１（ｂ）に示すように、キャビティ２１内から退出された状態とに往復動（図１及び図４中、矢印Ｚ方向）が可能に構成されている。なお、ネジ挿通孔形成用ピン１７がキャビティ２１内に挿入状態（図１（ａ）の状態、及び図４（ｂ）の２点鎖線の状態）のとき、その先端は前記中間型１２の挿通孔１８に挿通され受型１３に当接し、またネジ挿通孔形成用ピン１７がキャビティ２１内に非挿入状態（図１（ｂ）の状態、及び図４（ｂ）の点線の状態）のときは、その先端と下型凹部２０ａの底面とは同一平面となるようになっている。

下型２０において、前記下型凹部２０ａ（キャビティ２１）に臨む位置には、図１に示すように、一対のヒータ２２が設けられている。このヒータ２２は、前記ネジ挿通孔形成用ピン１７が挿入される周辺を他の部位よりも高温状態にするものである。このヒータ２２の近傍には、同じく下型凹部２０ａ（キャビティ２１）に臨むように位置させて、圧力センサ２３及び温度センサ２４がそれぞれ設けられている。これら圧力センサ２３及び温度センサ２４は、それぞれキャビティ２１内の生分解性樹脂（本実施例では、生分解性樹脂として、例えばポリ乳酸樹脂を使用している）の圧力及び温度を検知するものであり、ヒータ２２と共に、図示しない制御装置及びネジ挿通孔形成用ピン１７にそれぞれ電気的に接続されている。

下型２０の下端部（図１中、左端部）には、駆動機構２５が設けられている。この駆動機構２５は、下型２０に固定された案内枠２６と、この案内枠２６内にＺ方向に往復動可能に設けられ、前記ネジ挿通孔形成用ピン１７の基端部が連結された駆動バー２７と、この駆動バー２７に連結され、案内枠２６の端板２８を貫通する駆動ロッド２９とを備えている。そして、この駆動機構２５の駆動ロッド２９は、図示しない駆動源たる駆動シリンダにより駆動されるようになっており、駆動シリンダは前記制御装置により制御されるようになっている。

次に、上記のような構成における成形型１０に対し、生分解性樹脂を射出して成形品（いわゆる化粧枠８）を得る工程を説明する。
キャビティ２１内へ射出される生分解性樹脂は、図４に示すように、まず受型スプルー１９、中間型スプルー１４を通り、ランナ１５、そしてゲート１６に至る。そして、ゲート１６から射出された生分解性樹脂は、矢印Ａにて示すように、キャビティ２１の二隅（図４中では、左上、右下）に向かい、当該二隅にて左右に分かれ、コア１２ａに沿ってキャビティ２１を流れ、やがて前記二隅とは違う二隅（図４中では、右上、左下）にて互いにぶつかり合い融合する（この融合した箇所ではウエルドラインが形成されるが、この融合面積が大きいため、強度的には問題とならない）。

このとき、圧力センサ２３と温度センサ２４とは、キャビティ２１内の生分解性樹脂における圧力と温度とを検知している。そして、圧力センサ２３が、キャビティ２１内に生分解性樹脂がほぼ充填された程度の圧力を検知し、更に温度センサ２４がキャビティ２１内の生分解性樹脂が適度に溶融状態にある温度をそれぞれ検知すると、両センサ２３、２４は、これらの検知信号を制御装置に送る。制御装置は、これらの検知信号（検知値）が、予め記憶手段に記憶された夫々の記憶値になったと判断すると、駆動機構２５の駆動シリンダを動作させ、ネジ挿通孔形成用ピン１７をキャビティ２１内へと挿入させ挿入状態とする。

このときのネジ挿通孔形成用ピン１７周辺の生分解性樹脂は、キャビティ２１内にある程度充填されており、また制御装置によるヒータ２２の加熱により、他の部位の温度（例えば、１００℃〜１１０℃）より高温で柔らかい状態であるので、ネジ挿通孔形成用ピン１７は、生分解性樹脂を容易に貫通して、その先端は中間型１２の挿通孔１８に挿通されて受型１３に当接する。このとき、成形品に対する孔に相当するネジ挿通孔８ｂ（図３参照）が形成される。この状態で、所定時間を経過させ、キャビティ２１内の生分解性樹脂が硬化すると、まず中間型１２と下型２０とを離間させ、その後に中間型１２と受型１３とを離間させ、ネジ挿通孔形成用ピン１７をキャビティ２１から退出させて非挿入状態とする。そして、下型２０から成形品を得るようにする。

以上のような本実施例の成形型１０によれば、まずキャビティ２１内にて溶融状態にある生分解性樹脂に対し、後からネジ挿通孔形成用ピン１７を挿入して成形品にネジ挿通孔８ｂを形成するように構成した。このため、キャビティ２１内に射出された生分解性樹脂がネジ挿通孔形成用ピン１７の後方に回り込むことはなく、融合面積が小さく、強度的に弱いウエルドラインの形成を抑制することができる。そして、これにより、ネジ挿通孔８ｂ周辺の強度を向上させることができる。
なお、図５は、発明者らによる実験結果を示すものであるが、従来技術のおけるネジ挿通孔（取り付けねじ孔）８ｂ周辺に割れが発生する締め付けトルクを１００（％）とすると、本実施例においては３７０（％）となり、４倍弱という飛躍的な強度の向上になる。

また、ネジ挿通孔形成用ピン１７におけるキャビティ２１への挿入のタイミングを圧力センサ２３及び温度センサ２４の両方の信号に基づいて行うようにした。このため、生分解性樹脂の量が適当でない状態でネジ挿通孔形成用ピン１７を挿入してしまうことにより若干のウエルドラインが形成（生分解性樹脂がネジ挿通孔形成用ピン１７の後方に周り込んでしまう）されてしまうような不具合や、或いは生分解性樹脂が溶融状態にないときに、無理にネジ挿通孔形成用ピン１７を挿入してしまうなどといった不具合が解消できる。また、制御用の検知値（記憶値）は、制御装置の記憶手段に記憶されるので、常に同条件のタイミングでネジ挿通孔形成用ピン１７の挿入することができる。

また、下型２０において、前記下型凹部２０ａ（キャビティ２１）に臨む位置において、前記ネジ挿通孔形成用ピン１７が挿入される周辺に一対のヒータ２２を設けた。このため、例えば何らかの理由でキャビティ２１内の生分解性樹脂の温度が低下し、これにより全体が硬化し始めてしまうことがあっても、前記ネジ挿通孔形成用ピン１７が挿入される周辺は常に高温状態で溶融状態にあるので、常にスムーズに前記ネジ挿通孔形成用ピン１７を挿入することができる。
また、上型１１を中間型１２及び受型１３に分け、成形品の硬化後に、下型２０と中間型１２、そして中間型１２と受型１３の順で互いの型を離すように構成した。このため、中間型１２とネジ挿通孔形成用ピン１７とが相対的にずれるので、成形品にバリが残ることを極力防止することができると共に、挿通孔１８に残った生分解性樹脂も容易に取り除くことができる。

なお、ヒータ２２は前記ネジ挿通孔形成用ピン１７が挿入される周辺だけに設けるのではなく、キャビティ２１の各所に設け、キャビティ２１内全体を高温状態にして当該キャビティ２１内の生分解性樹脂の結晶化を促進するような構成としてもよい。
また、ネジ挿通孔形成用ピン１７は、２箇所に限らず、成形品の使用用途に応じて増減させることができる。
また、ネジ挿通孔形成用ピン１７の挿入のタイミングは、圧力センサ２３或いは温度センサ２４の両方の検知信号に基づくものに限定されず、どちらか一方のセンサの検知信号に基づいて行うようにしてもよく、従って、この場合は、一方のセンサのみを設ければよい。
また、キャビティ２１の形状は、特に限定するものではない。

本発明の一実施例を示すもので、（ａ）はキャビティ内へ挿入部材が挿入された状態における成形型の断面図、（ｂ）はキャビティ内から挿入部材が退出した状態における成形型の断面図 コントロールセンタの斜視図 遮断器用操作ダイヤル部分の拡大正面図 （ａ）はキャビティの正面図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線に沿う断面図 締め付けトルクの実験結果を示す図 従来例を示す図４相当図 図１相当図 成形品の斜視図

符号の説明

図面中、８ｂはネジ挿通孔（孔）、１０は成形型、１１は上型（第２の型）、１２は中間型（第２の型）、１３は受型（第２の型）、１７はネジ挿通孔形成用ピン（挿入部材）、１８は挿通孔、２０は下型（第１の型）、２１はキャビティ、２２はヒータ、２３は圧力センサ、２４は温度センサである。

Claims (6)

1. 第１の型及び第２の型により形成されるキャビティ内に生分解性樹脂を射出することにより成形品を得る構成の成形型において、
   前記キャビティ内へ挿入可能な挿入部材を備え、
   前記キャビティ内へ射出された前記生分解性樹脂が溶融状態にあるときに前記挿入部材を前記キャビティ内へ挿入して前記生分解性樹脂の一部を貫通させることにより孔を形成することを特徴とする成形型。
2. 前記キャビティ内における前記挿入部材が挿入される周辺を他の部位よりも高温状態にするヒータが設けられていることを特徴とする請求項１記載の成形型。
3. 前記キャビティ内における生分解性樹脂の圧力を検知する圧力センサが設けられ、
   前記挿入部材の挿入は、前記圧力センサの検知値に基づいて行われることを特徴とする請求項１または２記載の成形型。
4. 前記キャビティ内における生分解性樹脂の温度を検知する温度センサが設けられ、
   前記挿入部材の挿入は、前記温度センサの検知値に基づいて行われることを特徴とする請求項１または２記載の成形型。
5. 前記挿入部材の挿入は、前記圧力センサ及び前記温度センサの両方の検知値に基づいて行われることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載の成形型。
6. 前記第２の型は受型及び中間型の２枚にて構成され、
   前記中間型はその表面及び裏面を前記第１の型及び受型にて挟まれるように位置し、
   前記中間型には前記挿入部材が挿通可能で且つ前記受型に通じた挿通孔が形成され、
   前記キャビティ内において溶融状態にある生分解性樹脂に対して前記挿入部材が挿入されると当該挿入部材の先端は前記挿通孔を挿通して前記受型に当接するように構成し、
   前記生分解性樹脂の成形後は、前記第１の型と前記第２の型の受型及び中間型とを開くことを特徴とする請求項１記載の成形型。
   
   

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